JP6470275B2 - 複合構造物を製造する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、複合構造物の製造のための方法に関する。
当該技術の技術水準において知られ、図１に例示した、複合構造物の製造のための方法は、以下の段階を有する。
ａ） 第１表面２を含むドナー基板１と、サポート基板３とを提供する段階。
ｂ） ドナー基板１中に脆化領域４を形成する段階であって、脆化領域４は、ドナー基板１の第１表面２とともに、機能層５を画定する段階。
ｃ） サポート基板３とドナー基板１とを組み合わせる段階。
ｄ） 脆化領域に沿ってドナー基板を断裂し、サポート基板３上に機能層５を転写する段階。
ｅ） 機能層５を薄層化して、薄層化機能層６を得る段階。
ａ） 第１表面２を含むドナー基板１と、サポート基板３とを提供する段階。
ｂ） ドナー基板１中に脆化領域４を形成する段階であって、脆化領域４は、ドナー基板１の第１表面２とともに、機能層５を画定する段階。
ｃ） サポート基板３とドナー基板１とを組み合わせる段階。
ｄ） 脆化領域に沿ってドナー基板を断裂し、サポート基板３上に機能層５を転写する段階。
ｅ） 機能層５を薄層化して、薄層化機能層６を得る段階。
しかしながら、この当該技術水準における製造方法に関する主たる欠点は、薄層化機能層６が、厚さの不均一性を示すことである。
これは、薄層化段階ｅ）が、一般的には、機能層５の部分的酸化の段階と、引き続く機能層５の酸化された部分の除去とを含むからである。
これは、薄層化段階ｅ）が、一般的には、機能層５の部分的酸化の段階と、引き続く機能層５の酸化された部分の除去とを含むからである。
酸化は、機能層５を不均一な厚さで部分的に酸化する。したがって、これが、機能層５の酸化部分の除去後の薄層化機能層６の膜厚の変動に反映される。薄層化機能層６の膜厚の変動は、全ての段階の終了時に、１０Åを超える恐れがある。
これは、ケイ素層の膜厚の変動を±５Åまでに制御することを必要とする、ケイ素・オン・絶縁体型の構造物の製造に特に有害である。
よって、製造方法の全ての段階の終了時の薄層化機能層６の厚さの制御は、依然として非常に困難である。
これは、ケイ素層の膜厚の変動を±５Åまでに制御することを必要とする、ケイ素・オン・絶縁体型の構造物の製造に特に有害である。
よって、製造方法の全ての段階の終了時の薄層化機能層６の厚さの制御は、依然として非常に困難である。
したがって、本発明の目的は、薄層化機能層６の厚さの変動をより抑制することを可能にする、構造物の製造方法を提供することである。
本発明は、前述した欠点を解決することを目的とし、以下の段階：
ａ） ドナー基板およびサポート基板を提供する段階であって、前記ドナー基板は第１表面を含む段階と；
ｂ） ドナー基板中に脆化領域を形成する段階であって、脆化領域は、ドナー基板１の第１表面とともに、機能層を画定する段階と；
ｃ） サポート基板とドナー基板とを組み合わせる段階と；
ｄ） 脆化領域に沿ってドナー基板を断裂し、サポート基板上に機能層を転写する段階と；
ｅ） 機能層を薄層化して、薄層化機能層を得る段階であって、薄層化は、機能層の不均一な厚さを消耗させる段階と
を含む複合構造物の製造のための方法に関し、前記製造方法は、段階ｄ）終了時にサポート基板上に転写される機能層が厚さプロファイルを示すように、段階ｂ）を実施し、前記厚さプロファイルは、少なくとも部分的に、段階ｅ）中の機能層の消耗の不均一性を補償するのに適当であり、薄層化機能層は、全ての段階の終了時に、厚さが実質的に均一であることを特徴とする。
ａ） ドナー基板およびサポート基板を提供する段階であって、前記ドナー基板は第１表面を含む段階と；
ｂ） ドナー基板中に脆化領域を形成する段階であって、脆化領域は、ドナー基板１の第１表面とともに、機能層を画定する段階と；
ｃ） サポート基板とドナー基板とを組み合わせる段階と；
ｄ） 脆化領域に沿ってドナー基板を断裂し、サポート基板上に機能層を転写する段階と；
ｅ） 機能層を薄層化して、薄層化機能層を得る段階であって、薄層化は、機能層の不均一な厚さを消耗させる段階と
を含む複合構造物の製造のための方法に関し、前記製造方法は、段階ｄ）終了時にサポート基板上に転写される機能層が厚さプロファイルを示すように、段階ｂ）を実施し、前記厚さプロファイルは、少なくとも部分的に、段階ｅ）中の機能層の消耗の不均一性を補償するのに適当であり、薄層化機能層は、全ての段階の終了時に、厚さが実質的に均一であることを特徴とする。
よって、段階ｄ）終了時の機能層の厚さプロファイルの不均一性は、薄層化段階での不均一性を補償することを可能にする。実際、段階ｅ）終了時の薄層化機能層の不均一性は改善される。
１つの実施形態によれば、薄層化段階ｅ）は、酸化物の層を形成するような機能層の酸化の段階であって、酸化物の層の厚さは不均一である段階と、引き続く、前記酸化物の層の除去の段階とを含む。
１つの実施形態によれば、段階ｂ）は、２つの化学種ＨまたはＨｅの少なくとも一方の注入により実施される。
よって、２つの化学種、水素またはヘリウムの少なくとも一方の注入は、脆化領域を形成することを可能にする。
１つの実施形態によれば、脆化領域の範囲全体にわたって、注入される化学種の総量は不均一であり、注入される化学種の量の不均一性は、断裂段階ｄ）終了時の機能層の厚さプロファイルを生じさせるのに適当である。
よって、注入条件は、脆化領域を画定することを可能とし、特に、段階ｄ）の結果として機能層の厚さプロファイルを調整することを可能にする。
よって、注入条件は、脆化領域を画定することを可能とし、特に、段階ｄ）の結果として機能層の厚さプロファイルを調整することを可能にする。
これは、出願人企業が、脆化領域の広がり全体にわたって不均一である総量の化学種の注入が、段階ｄ）の結果として機能層の厚さの変動を調整することを可能にすることを、予期せずして見いだしたからである。段階ｄ）の後の機能層の一部の過剰な厚さは、以下の場合に観察される：前記一部が、段階ｂ）終了時に、脆化領域の残余に比較して過剰な注入化学種の量を示す脆化領域の区域内に含まれる。
１つの実施形態によれば、注入される水素イオンの量は、脆化領域の広がり全体にわたって均一であり、注入されるヘリウムイオンの量は、脆化領域の広がり全体にわたって不均一である。
したがって、段階ｄ）の結果として機能層の厚さプロファイルは、注入されるヘリウムイオンの量により調整される。
したがって、段階ｄ）の結果として機能層の厚さプロファイルは、注入されるヘリウムイオンの量により調整される。
１つの実施形態によれば、段階ｅ）中に形成される酸化物の層は、その中央部分においてより大きな厚さを示し、酸化物の層の円周状周縁部に向かって進むにつれてより小さい厚さを示す。そして、注入される化学種の量は、脆化領域の中央部においてより多く、脆化領域の円周状周縁部に向かって進むにつれてより小さくなる。
したがって、注入される化学種の脆化領域の中央部において過剰な量は、段階ｄ）終了時に、機能層の凸状の厚さプロファイルを得ることを可能にする。その結果として、薄層化機能層の厚さプロファイルは、薄層化層の広がり全体にわたって、実質的に一定である。
したがって、注入される化学種の脆化領域の中央部において過剰な量は、段階ｄ）終了時に、機能層の凸状の厚さプロファイルを得ることを可能にする。その結果として、薄層化機能層の厚さプロファイルは、薄層化層の広がり全体にわたって、実質的に一定である。
１つの実施形態によれば、段階ｅ）中に形成される酸化物の層は、その中央部においてより小さな厚さを有し、酸化物の層の円周状周縁部に向かって進むにつれてより大きな厚さを有する。そして、段階ｂ）中に注入される化学種の量は、脆化領域の中央部においてより小さく、脆化領域の円周状周縁部に向かって進むにつれてより大きくなる。
したがって、注入される化学種の脆化領域の円周状周縁部における過剰な量は、段階ｄ）終了時に、機能層の碗形の厚さプロファイルを得ることを可能にする。その結果として、薄層化機能層の厚さプロファイルは、薄層化層の広がり全体にわたって、実質的に一定である。
したがって、注入される化学種の脆化領域の円周状周縁部における過剰な量は、段階ｄ）終了時に、機能層の碗形の厚さプロファイルを得ることを可能にする。その結果として、薄層化機能層の厚さプロファイルは、薄層化層の広がり全体にわたって、実質的に一定である。
１つの実施形態によれば、段階ｂ）は、２つの段階において実施される。
− 第１注入エネルギーによる、化学種の第１の注入であって、化学種の第１の注入の量は、脆化領域の広がりにわたって不均一である。
− 第１注入エネルギーより低い第２注入エネルギーによる、化学種の第２の注入であって、化学種の第２の注入の量は、脆化領域の広がりにわたって不均一である。
第２注入エネルギーは、第１注入エネルギーの９０％より大きく、化学種の第１の注入の量および化学種の第２の注入の量は、脆化領域の広がり全体にわたって相補的であり、化学種の第１の注入の量の不均一性および化学種の第２の注入の量の不均一性は、断裂段階ｄ）終了時の機能層の厚さプロファイルを生じさせるのに適当である。
− 第１注入エネルギーによる、化学種の第１の注入であって、化学種の第１の注入の量は、脆化領域の広がりにわたって不均一である。
− 第１注入エネルギーより低い第２注入エネルギーによる、化学種の第２の注入であって、化学種の第２の注入の量は、脆化領域の広がりにわたって不均一である。
第２注入エネルギーは、第１注入エネルギーの９０％より大きく、化学種の第１の注入の量および化学種の第２の注入の量は、脆化領域の広がり全体にわたって相補的であり、化学種の第１の注入の量の不均一性および化学種の第２の注入の量の不均一性は、断裂段階ｄ）終了時の機能層の厚さプロファイルを生じさせるのに適当である。
１つの実施形態によれば、第１の注入および第２の注入中に注入される化学種は、水素イオンを含む。
１つの実施形態によれば、段階ｂ）の前にドナー基板の第１表面上に誘電体層が形成される。
１つの実施形態によれば、誘電体層は、以下の材料の少なくとも一方を含む。酸化ケイ素または窒化ケイ素。
１つの実施形態によれば、ドナー基板は、以下の材料の少なくとも１つを含む。ケイ素、ゲルマニウム、またはケイ素／ゲルマニウム合金。
その他の特徴および利点は、本発明による複合構造物の製造方法の実施形態に係る記載において明らかになるであろう。以下の記載は、添付の図面を参照する非制限的な例として提供されるものである。
記載の単純化のために、異なる実施形態において、同一の構成要素または同一の役割を果たす構成要素に同一の参照符号を用いる。
図２および図３は、複合構造物の製造方法を概略的に例示する。
例示をより容易にするために、異種の層のそれぞれの厚さを、同一縮尺で示してはいない。
例示をより容易にするために、異種の層のそれぞれの厚さを、同一縮尺で示してはいない。
複合構造物の製造方法の段階ａ）は、第１表面２０を含むドナー基板１０、およびサポート基板３０の提供である。
段階ａ）で提供されるドナー基板１０は、ケイ素、ゲルマニウム、またはケイ素／ゲルマニウム合金から選択される材料の１つを含むことができる。
段階ａ）で提供されるサポート基板３０は、マイクロエレクトロニクス産業、光学産業、オプトエレクトロニクス産業、および光電池産業において通常用いられる材料の全てで構成されることができる。
特に、サポート基板３０は、ケイ素、炭化ケイ素、ケイ素／ゲルマニウム、ガラス、セラミックおよび金属合金から選択される材料の少なくとも１つを含む。
特に、サポート基板３０は、ケイ素、炭化ケイ素、ケイ素／ゲルマニウム、ガラス、セラミックおよび金属合金から選択される材料の少なくとも１つを含む。
図３に例示される有利な実施形態によれば、段階ａ）と段階ｂ）との間に、ドナー基板１０の第１表面２０上に、誘電体層５３を形成することができる。
誘電体層５３は、以下の材料の少なくとも１つを含むことができる。酸化ケイ素または窒化ケイ素。
たとえば、誘電体層５３は、ドナー基板１０の熱酸化によって形成することができ、当該ドナー基板１０はケイ素を含む。熱酸化は、酸化性雰囲気下、８００℃〜１１００℃の温度で実施することができる。たとえば、酸素雰囲気下、８００℃の温度におけるケイ素を含むドナー基板１０の熱酸化は、酸化ケイ素の層を形成することを可能にする。低圧ＣＶＤ技術およびプラズマ強化ＣＶＤ技術もまた、酸化ケイ素または窒化ケイ素を含む誘電体層５３を形成するために選択し得る技術である。
たとえば、誘電体層５３は、ドナー基板１０の熱酸化によって形成することができ、当該ドナー基板１０はケイ素を含む。熱酸化は、酸化性雰囲気下、８００℃〜１１００℃の温度で実施することができる。たとえば、酸素雰囲気下、８００℃の温度におけるケイ素を含むドナー基板１０の熱酸化は、酸化ケイ素の層を形成することを可能にする。低圧ＣＶＤ技術およびプラズマ強化ＣＶＤ技術もまた、酸化ケイ素または窒化ケイ素を含む誘電体層５３を形成するために選択し得る技術である。
複合構造物の製造方法の段階ｂ）は、ドナー基板１０中の脆化領域４０の形成を含む。脆化領域４０は、ドナー基板１０の第１表面２０とともに、機能層５０を画定する。機能層５０をサポート基板３０に転写することを意図する。特に有利な実施形態において、脆化領域４０は、水素イオンまたはヘリウムイオンから選択される化学種の少なくとも一方の注入により形成される。脆化領域４０の形成は、以下、異なる実施形態の説明において詳述する。
次いで、段階ｂ）に続いて、サポート基板３０とドナー基板１０とを組み合わせることを含む段階ｃ）を実施する。たとえば、組み合わせを分子結合により実施することができる。図２に例示される第１の実施形態において、組み合わせは、ドナー基板１０の第１表面２０を、サポート基板３０と接触させることによって実施することができる。あるいはまた、図３に例示されるように、ドナー基板１０の第１表面２０上に誘電体層５３が形成されている場合、組み合わせ段階は、誘電体層５３を、サポート基板３０と接触させることによって実施することができる。
段階ｃ）に続いて、脆化領域に沿ってドナー基板３０を断裂する段階ｄ）を実施する。断裂段階終了時に、機能層５０はサポート基板３０上に転写される。有利なことには、誘電体層５３がドナー基板１０の第１表面２０上に形成され、段階ｄ）終了時に、機能層５０および誘電体層５３がサポート基板上に転写される。断裂段階ｄ）は、３００℃〜５００℃の温度における、３０分と２４時間との間の期間にわたる熱処理によって、実施することができる。
段階ｄ）に続いて、機能層５０を薄くする段階ｅ）を実施する。機能層５０の薄層化は、薄層化機能層５１をもたらす。薄層化は、機能層５０の不均一な厚さを消費する。
機能層５０の薄層化は、有利には、犠牲酸化の段階により実施される。それは、機能層の表面および上部に酸化物の層５２を生じさせることを目的とする表面処理である。よって、ケイ素を含む機能層の酸化は、一般的に、８００℃〜１１００℃の間で実施される。
この方法は、特に水蒸気（用語「湿式酸化」が用いられる）、または同様に分子状酸素（用語「乾式酸化」が用いられる）を用いることができる。対応する反応は、
Ｓｉ＋２Ｈ2Ｏ → ＳｉＯ2＋２Ｈ2 （湿式酸化）
Ｓｉ＋Ｏ2 → ＳｉＯ2 （乾式酸化）
である。
湿式酸化はより迅速であるが、乾式酸化で得られる膜よりは低品質の酸化膜を得ることを可能にする。
また、酸化性ガスは、その中に存在する恐れのある金属イオンを排除するために、数パーセントの塩酸（ＨＣｌ）を含有してもよい。
酸化物の層５２は、機能層５０の消耗、および周囲ガスによってもたらされる酸素の両方によって形成される。
酸化物の層５２に所望される厚さおよび酸化温度にしたがい、酸化時間は、通常、数分と数時間との間である。
形成される酸化物の層５２の全厚さは、一般的に５０ｎｍと５００ｎｍとの間、典型的には１００ｎｍと４００ｎｍとの間である。
Ｓｉ＋２Ｈ2Ｏ → ＳｉＯ2＋２Ｈ2 （湿式酸化）
Ｓｉ＋Ｏ2 → ＳｉＯ2 （乾式酸化）
である。
湿式酸化はより迅速であるが、乾式酸化で得られる膜よりは低品質の酸化膜を得ることを可能にする。
また、酸化性ガスは、その中に存在する恐れのある金属イオンを排除するために、数パーセントの塩酸（ＨＣｌ）を含有してもよい。
酸化物の層５２は、機能層５０の消耗、および周囲ガスによってもたらされる酸素の両方によって形成される。
酸化物の層５２に所望される厚さおよび酸化温度にしたがい、酸化時間は、通常、数分と数時間との間である。
形成される酸化物の層５２の全厚さは、一般的に５０ｎｍと５００ｎｍとの間、典型的には１００ｎｍと４００ｎｍとの間である。
ケイ素の熱酸化は、多くの場合、１つまたは複数のチューブを含む炉を用いて実施され、当該チューブ内に処理される複合構造物が装填される。大直径のケイ素・オン・絶縁体型の複合構造物に関して、垂直型チューブを有し、その中で複合構造物が水平かつ互いに重なるように配置される炉中で酸化を実施した場合に、酸化はより均一である。
しかしながら、酸化物の層５２の厚さは、その存在範囲全体にわたって均一ではないことが見いだされる。
よって、たとえば、ケイ素を含む機能層５０の場合において、その中央部における厚さが１５００Å程度である酸化物の層５２は、その周縁部において１４８５Å程度である厚さを有し、その中央部における厚さが５００Å程度である酸化物の層５２は、その周縁部において４８５Å程度である厚さを有する。
たとえば、このような厚さの変動は、エリプソメーターを用いて観察することができる。
よって、たとえば、ケイ素を含む機能層５０の場合において、その中央部における厚さが１５００Å程度である酸化物の層５２は、その周縁部において１４８５Å程度である厚さを有し、その中央部における厚さが５００Å程度である酸化物の層５２は、その周縁部において４８５Å程度である厚さを有する。
たとえば、このような厚さの変動は、エリプソメーターを用いて観察することができる。
酸化物の層５２の除去、すなわち「犠牲脱酸化」は、一般的には湿式経路で実施されるエッチングである。
酸化物の層の除去の場合において、化学的エッチングをもたらす薬剤は、フッ化水素酸（ＨＦ）に基づく。酸化物の層５２の除去の後に、ケイ素製の薄層化機能層５１が得られる。
酸化物の層の除去の場合において、化学的エッチングをもたらす薬剤は、フッ化水素酸（ＨＦ）に基づく。酸化物の層５２の除去の後に、ケイ素製の薄層化機能層５１が得られる。
特定の条件下では、逆を得ることができることに注意すべきである。逆とは、その中心部よりもその周縁部においてより厚い酸化物の層５２（すなわち凹面）であることを意味する。しかしながら、この場合は、前述の場合よりも遙かに出現頻度が少ない。
中心部において、または逆に端部において、より厚い酸化をもたらすことができるパラメータは、たとえば、酸化中に噴射される種々のガスの分圧および流速、酸化中の任意選択的な温度傾斜（ウェーハの端部および中央部の間の任意選択的な温度勾配の原因）、または炉内の位置を含む。
中心部において、または逆に端部において、より厚い酸化をもたらすことができるパラメータは、たとえば、酸化中に噴射される種々のガスの分圧および流速、酸化中の任意選択的な温度傾斜（ウェーハの端部および中央部の間の任意選択的な温度勾配の原因）、または炉内の位置を含む。
ここで、脆化領域４０の形成の段階ｂ）の別の実施形態を提供する。段階ｂ）は、サポート基板２０に転写される機能層５０が段階ｄ）終了時に厚さプロファイルを示し、前記厚さプロファイルが、段階ｅ）中の機能層５０の消耗における不均一性を少なくとも部分的に補償するのに適当であり、全段階の終了時の薄層化機能層５１が実質的に均一な膜厚を有するように、実施される。
特に、断裂段階ｄ）終了時の機能層５０の厚さプロファイルは、段階ｅ）で実施される犠牲酸化の段階の不均一性を補償するのに適当である。
用語「不均一性を補償する」とは、薄層化段階終了時に薄層化機能層５１がその全体にわたって本質的に一定の厚さを示すような、機能層５０の厚さプロファイルを生じさせることを意味すると理解される。
用語「不均一性を補償する」とは、薄層化段階終了時に薄層化機能層５１がその全体にわたって本質的に一定の厚さを示すような、機能層５０の厚さプロファイルを生じさせることを意味すると理解される。
［段階ｂ）の第１の実施形態］
第１の実施形態によれば、脆化領域４０の形成は、水素イオンまたはヘリウムイオンから選択される少なくとも１つの化学種の注入により実施される。注入される化学種の全量は、脆化領域の範囲全体にわたって均一ではなく、注入される化学種の量の不均一性は、断裂段階ｄ）終了時の機能層の不均一な厚さプロファイルを生じさせるのに適当である。
用語「注入される化学種の量」は、脆化領域４０の単位表面積当たりに注入される化学種の量を意味すると理解される。注入される化学種の量は、原子／ｃｍ2の単位で測定される。
第１の実施形態によれば、脆化領域４０の形成は、水素イオンまたはヘリウムイオンから選択される少なくとも１つの化学種の注入により実施される。注入される化学種の全量は、脆化領域の範囲全体にわたって均一ではなく、注入される化学種の量の不均一性は、断裂段階ｄ）終了時の機能層の不均一な厚さプロファイルを生じさせるのに適当である。
用語「注入される化学種の量」は、脆化領域４０の単位表面積当たりに注入される化学種の量を意味すると理解される。注入される化学種の量は、原子／ｃｍ2の単位で測定される。
有利なことには、注入段階は、枚葉式注入装置により実施される。バッチ式ウェーハ注入装置とは対照的に、枚葉式注入装置は、脆化領域４０の範囲の全体にわたって、不均一な量の化学種を注入することを可能にする。
出願人企業は、断裂段階の結果としての機能層の厚さプロファイルは、脆化領域４０の範囲の全体にわたる、注入される化学種の量の不均一性に依存することを見いだした。
段階ｄ）後の機能層５０の一部の過剰な厚さは、前記一部が、段階ｂ）の結果として、脆化領域４０の残余と比較して注入される化学種の量が過剰である脆化領域４０の区域に含まれる際に、観察される。結果として、脆化領域４０の区域における注入される化学種の過剰な量は、脆化領域４０の前記区域において、段階ｄ）の結果としての機能層５０の過剰な厚さを生じさせることを可能にする。
よって、図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、脆化領域４０の区域Ａは、脆化領域の残余に比較して、注入される化学種の量が過剰である。段階ｂ）における前記区域Ａに含まれる機能層５０の位置５４は、段階ｄ）終了時に、機能層５０の残余よりも大きな厚さを示す。
よって、図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、脆化領域４０の区域Ａは、脆化領域の残余に比較して、注入される化学種の量が過剰である。段階ｂ）における前記区域Ａに含まれる機能層５０の位置５４は、段階ｄ）終了時に、機能層５０の残余よりも大きな厚さを示す。
例示のために、図５は、サポート基板に移動されるケイ素層の厚さプロファイルを例示する。この具体的な場合において、注入条件は下記の通りである。
− 約２０ｋｅＶのエネルギー、および脆化領域の範囲の全体にわたって一定である約１×１０16原子／ｃｍ2の量における、水素イオンの注入。
− 約３０ｋｅＶのエネルギーにおいて、１００ｍｍのオーダーの直径にわたる中央部分において３％の過剰量をともなう、ヘリウムイオンの注入。
− 約２０ｋｅＶのエネルギー、および脆化領域の範囲の全体にわたって一定である約１×１０16原子／ｃｍ2の量における、水素イオンの注入。
− 約３０ｋｅＶのエネルギーにおいて、１００ｍｍのオーダーの直径にわたる中央部分において３％の過剰量をともなう、ヘリウムイオンの注入。
その際に、断裂段階ｄ）の後に、ケイ素製の機能層５０は、その円環状周縁域よりも中央部においてより大きな厚さを示すことを見いだした。それゆえ、機能層の厚さプロファイルは、凸型のプロファイルである。
たとえば、薄層化段階ｅ）中に形成される酸化物の層５２が凸型のプロファイルを示す場合、脆化領域（４０）の中央部により多くの量の化学種を注入し、脆化領域の円環状周縁に向かって進むにつれてより少ない量の化学種を注入することが有利である。脆化領域４０の中央部に注入される化学種の量は、脆化領域の円環状周縁に注入される化学種の量よりも、２％〜９％、好ましくは３％〜６％多くすることができる。よって、薄層化機能層５１は、当該技術の水準に比較して、改善された厚さの均一性を示す。用語「改善された厚さの均一性」は、厚さの変動が小さいことを意味すると理解される。
逆に、薄層化段階ｅ）中に形成される酸化物の層５２が碗型のプロファイルを示す場合、脆化領域４０の円環状周縁により多くの量の化学種を注入し、脆化領域の中央部により少ない量の化学種を注入することが有利である。脆化領域４０の円環状周縁に注入される化学種の量は、脆化領域の中央部に注入される化学種の量よりも、２％〜９％、好ましくは３％〜６％多くすることができる。よって、薄層化機能層５１は、当該技術の水準に比較して、改善された厚さの均一性を示す。用語「改善された厚さの均一性」は、厚さの変動が小さいことを意味すると理解される。
特に有利なことには、脆化領域４０に注入される水素イオンの量は、脆化領域の範囲の全体にわたって一定であり、脆化領域４０に注入されるヘリウムイオンの量は、脆化領域の範囲にわたって不均一である。よって、機能層の厚さプロファイルは、注入されるヘリウムイオンの不均一性によって調整される。
［段階ｂ）の第２の実施形態］
第２の実施形態によれば、段階ｂ）は２つの段階にて実施される。
− 第１の注入エネルギーによる、化学種の第１の注入であって、化学種の第１の注入の量は、脆化領域４０の全体にわたって不均一である段階。
− 第２の注入エネルギーによる、化学種の第２の注入であって、第２の注入エネルギーは、第１の注入エネルギーよりも小さく、化学種の第２の注入の量は、脆化領域４０の全体にわたって不均一である段階。
第２の注入エネルギーは、第１の注入エネルギーの９０％より大きい。化学種の第１の注入の量および化学種の第２の注入の量は、脆化領域４０の範囲の全体にわたって相補的である。化学種の第１の注入の量の不均一性および化学種の第２の注入の量の不均一性は、断裂段階ｄ）終了時の機能層５０の厚さプロファイルを生じさせるのに適当である。
注入される化学種の量は、原子／ｃｍ2の単位で測定される。
第２の実施形態によれば、段階ｂ）は２つの段階にて実施される。
− 第１の注入エネルギーによる、化学種の第１の注入であって、化学種の第１の注入の量は、脆化領域４０の全体にわたって不均一である段階。
− 第２の注入エネルギーによる、化学種の第２の注入であって、第２の注入エネルギーは、第１の注入エネルギーよりも小さく、化学種の第２の注入の量は、脆化領域４０の全体にわたって不均一である段階。
第２の注入エネルギーは、第１の注入エネルギーの９０％より大きい。化学種の第１の注入の量および化学種の第２の注入の量は、脆化領域４０の範囲の全体にわたって相補的である。化学種の第１の注入の量の不均一性および化学種の第２の注入の量の不均一性は、断裂段階ｄ）終了時の機能層５０の厚さプロファイルを生じさせるのに適当である。
注入される化学種の量は、原子／ｃｍ2の単位で測定される。
有利なことには、注入段階は、枚葉式注入装置により実施される。バッチ式ウェーハ注入装置とは対照的に、枚葉式注入装置は、脆化領域４０の範囲の全体にわたって、不均一な量の化学種を注入することを可能にする。
例示のために、第１の注入は、２４．０７ｋｅＶに等しい注入エネルギーにおける水素イオンの注入である。第１の注入中に注入される水素イオンの量は、２００ｍｍの直径を有する脆化領域４０の中央部において約１×１０16原子／ｃｍ2に等しく、脆化領域４０の残余において約０．５×１０16原子／ｃｍ2から０．６×１０16原子／ｃｍ2である。第２の注入は、２３．０８ｋｅＶに等しい注入エネルギーにおける水素イオンの注入である。第２の注入中に注入される水素イオンの量は、２００ｍｍの直径を有する脆化領域４０の中央部において０．５×１０16原子／ｃｍ2から０．６×１０16原子／ｃｍ2に等しく、脆化領域４０の残余において約１×１０16原子／ｃｍ2である。この際に、断裂段階ｄ）の後に、図６に示されるように、ケイ素製の機能層５２は、中央部において、その円環状周縁域よりも小さい厚さを示すことを見いだした。それゆえ、機能層の厚さプロファイルは、碗型のプロファイルである。
特に有利なことには、薄層化段階ｅ）の不均一性は、本発明にしたがう方法の実施に先立て決定することができる。犠牲酸化により実施される薄層化段階ｅ）に関して、これは、ドナー基板１０または機能層５０を熱酸化すること、およびそのように形成される厚さプロファイルを層の厚さを測定するための装置（たとえば、エリプソメーター）により測定することからなることができる。次いで、薄層化段階で形成される酸化物の層の厚さプロファイルの知見は、複合構造物の製造のための脆化領域の形成段階を体積によって調整することを可能にする。
より具体的には、今日の熱酸化炉は、比較的良好な熱安定性を示す。結果的に、いくつかの場合に再現される熱酸化の段階は、常に実質的に同一の厚さプロファイルを示す酸化物の層を製造する。よって、本発明にしたがう方法は、有利なことには、ケイ素・オン・絶縁体型の複合構造物の製造に用いられる。
さらに、本発明による方法は、複合構造物の製造、より具体的には、薄層化機能層５２が当該技術の水準に比較して厚さの変動が少ないケイ素・オン・絶縁体型の複合構造物の製造を可能にする。
Claims (12)
- 以下の段階：
ａ） ドナー基板（１０）およびサポート基板（３０）を提供する段階であって、前記ドナー基板は第１表面（２０）を含む段階と；
ｂ） ドナー基板（１０）中に脆化領域（４０）を形成する段階であって、脆化領域（４０）は、ドナー基板（１０）の第１表面（２０）とともに、機能層（５０）を画定する段階と；
ｃ） サポート基板（３０）とドナー基板（１０）とを組み合わせる段階と；
ｄ） 脆化領域（４０）に沿ってドナー基板（１０）を断裂し、サポート基板（３０）上に機能層（５０）を転写する段階と；
ｅ） 機能層（５０）を薄層化して、薄層化機能層（５１）を得る段階であって、薄層化は、機能層（５０）の不均一な厚さを減少させる段階と
を含み、
段階ｂ）は、枚葉式注入装置により実施される、脆化領域の広がり全体にわたって不均一である量の注入工程を含み、段階ｄ）終了時にサポート基板（２０）上に転写される機能層（５０）が厚さプロファイルを示し、
前記厚さプロファイルは、段階ｅ）中の機能層（５０）の減少における不均一性を少なくとも部分的に補償するのに適当であり、
薄層化機能層（５１）は、全段階の終了時に実質的に均一な厚さを有する
ことを特徴とする複合構造物の製造方法。 - 薄層化段階ｅ）は、機能層（５０）を酸化して酸化物の層（５２）を形成する段階であって、酸化物の層（５２）の厚さは不均一である段階と、引き続いて前記酸化物の層（５２）を除去する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
- 段階ｂ）は、ＨまたはＨｅの２つの化学種の少なくとも一方の注入により実施されることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
- 注入される化学種の全量は、脆化領域（４０）の範囲全体にわたって不均一であり、注入される化学種の量の不均一性は、段階ｄ）終了時の機能層（５０）の厚さプロファイルを生じさせるのに適当であることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
- 工程ｂ）を、水素イオンおよびヘリウムイオンの注入により実施し、注入される水素イオンの量は、脆化領域（４０）の範囲全体にわたって均一であり、注入されるヘリウムイオンの量は、脆化領域（４０）の範囲にわたって不均一であることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
- 段階ｅ）で形成される酸化物の層（５２）は、その中央部においてより大きな厚さを示し、酸化物の層（５２）の円環状周縁に向かって進むにつれてより小さい厚さを示し、注入される化学種の量は、前記脆化領域の中央部においてより多く、前記脆化領域の円環状周縁に向かって進むにつれて低下することを特徴とする請求項４または５に記載の製造方法。
- 段階ｅ）で形成される酸化物の層（５２）は、その中央部においてより小さい厚さを示し、酸化物の層（５２）の円環状周縁に向かって進むにつれてより大きな厚さを示し、注入される化学種の量は、前記脆化領域の中央部においてより少なく、前記脆化領域の円環状周縁に向かって進むにつれてより多くなることを特徴とする請求項４または５に記載の製造方法。
- 段階ｂ）は
− 第１注入エネルギーによる、化学種の第１の注入であって、化学種の第１の注入の量は、脆化領域の広がりにわたって不均一である、化学種の第１の注入と、
− 第１注入エネルギーより低い第２注入エネルギーによる、化学種の第２の注入であって、化学種の第２の注入の量は、脆化領域の広がりにわたって不均一である、化学種の第２の注入と
の２つの段階において実施され、
第２注入エネルギーは、第１注入エネルギーの９０％より大きく、
化学種の第１の注入の量および化学種の第２の注入の量は、脆化領域の範囲全体にわたって相補的であり、
化学種の第１の注入の量の不均一性および化学種の第２の注入の量の不均一性は、断裂段階ｄ）終了時の機能層（５０）の厚さプロファイルを生じさせるのに適当である
ることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。 - 第１の注入および第２の注入中に注入される化学種は、水素イオンを含むことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
- 段階ｂ）の前に、前記ドナー基板の前記第１表面上に誘電体層（５３）を形成することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の製造方法。
- 前記誘電体層（５３）は、酸化ケイ素または窒化ケイ素の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
- 前記ドナー基板（１０）は、ケイ素、ゲルマニウム、またはケイ素／ゲルマニウム合金の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
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